(57)【要約】【課題】開閉弁における弁座の周方向並びに径方向の研磨を極めて有効に行うことができ、弁座面の全域をムラなく均一に研磨することができると共に、切削加工時に形成された弁座面特有の切削凹凸を効率的に研磨して、弁座面を平坦且つ面粗度の細かい面に仕上げることができる経済性にも優れた開閉弁の弁座研磨方法並びにその装置を提供する。【解決手段】動力源２と、装置本体に回転自在に支持され、前記動力源２からの動力伝達により回転する回転体４と、回転体４の偏心位置に回転自在に支持され、動力源２からの動力伝達により回転する回転軸５と、回転軸５の先端に着脱自在に設けた研磨板６とからなり、前記回転軸５に設けた研磨板６を前記環状弁座７の中心に対して偏心回転させながら自転させることで、弁座面７ａの周方向並びに径方向への相対的な移動量を増加させて、環状弁座７の弁座面７ａを効果的に研磨するように構成した開閉弁の弁座研磨装置である。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨物である環状弁座の弁座面に研磨物である研磨板を当接させ、この研磨板を前記環状弁座の中心に対して偏心回転させながら自転させることにより、弁座面の周方向並びに径方向への相対的な移動量を増加させて、環状弁座の弁座面を研磨するようにしたことを特徴とする開閉弁の弁座研磨方法。
【請求項２】
前記研磨板の自転速度を偏心回転速度より高速に設定した請求項１に記載の開閉弁の弁座研磨方法。
【請求項３】
前記研磨板の自転速度を偏心回転速度の整数以外の倍数とした請求項２に記載の開閉弁の弁座研磨方法。
【請求項４】
前記研磨板の自転は、偏心回転とは逆回転とした請求項１乃至３の何れか１項に記載の開閉弁の弁座研磨方法。
【請求項５】
被研磨物である環状弁座の弁座面に研磨物である研磨板を当接させ、この研磨板を回転させることで環状弁座の弁座面を研磨する研磨装置であって、この研磨装置は、モータ等の動力源と、装置本体に回転自在に支持され、前記動力源からの動力伝達により回転する回転体と、この回転体の偏心位置に回転自在に支持され、前記動力源からの動力伝達により回転する回転軸と、この回転軸の先端に着脱自在に設けた研磨板とからなり、前記回転軸に設けた研磨板を前記環状弁座の中心に対して偏心回転させながら自転させることで、弁座面の周方向並びに径方向への相対的な移動量を増加させて、環状弁座の弁座面を研磨するように構成したことを特徴とする開閉弁の弁座研磨装置。
【請求項６】
前記研磨板の自転速度を偏心回転速度より高速に設定した請求項５に記載の開閉弁の弁座研磨装置。
【請求項７】
前記研磨板の自転速度を偏心回転速度の整数以外の倍数とした請求項６に記載の開閉弁の弁座研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲートバルブやグローブバルブなどの金属製のボデーや弁体に形成される弁座の研磨方法並びにその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゲートバルブやグローブバルブなどの開閉弁は、例えば、環状弁座を有する弁体をボデーに形成された環状弁座に押圧することにより、バルブ内の流路を閉塞するようにしている。各環状弁座が金属で成形されている開閉弁では、各環状弁座の弁座面を研磨紙（サンドペーパ）などにより研磨して、平坦且つ面粗度が細かい面に仕上げることにより、弁座のシール性を確保するようにしている。例えば、弁体の環状弁座では、回転させた弁体の側面にバイトを当てる切削加工により成形することから、図５及び図６に示すように、環状弁座３０の弁座面３０ａには、周方向に多数の微少な切削凹凸（引き目）３１が形成される。
【０００３】
従来、この種の弁座研磨方法として、研磨紙などを自転摺動させる研磨方法があるが、この場合、図５及び図６において環状弁座３０の径方向に対し、環状弁座３０と研磨紙３２との相対位置は変わらず、同一部分を同一方向に連続して回転研磨するのみであるため、研磨紙３２の一部分が極端に摩耗してしまい非効率であった。
また、他の弁座研磨方法として、平坦なサンドペーパの上に被研磨物である弁体を置き、この弁体を前後左右に摺動させながら弁座面を研磨する方法があるが、手動で研磨作業を行う場合には、摺動の押圧力や速度が不均一なので、研磨ムラが生じやすいという問題を有しており、また、自動でこの研磨作業を行う場合には、研磨装置に直交方向の直線運動機構を設けなければならず、装置が大がかりで構造も複雑なものになるという問題を有していた。
【０００４】
さらに、他の弁座研磨方法として、研磨物である研磨板を弁座の上に載置し、エアリュータを用いて押圧しながら弁座面を研磨する方法もあるが、研磨板の押圧力を一定に維持することは難しく、弁座面が不均一となりやすいため、時間をかけて弁座面を均一にする必要があった。
そこで、周方向の研磨のみならず、径方向の研磨も行うことができ、切削加工時に形成される弁座特有の切削凹凸を効率的に研磨して、弁座面を平坦且つ面粗度の細かい面に仕上げることが可能であると共に、研磨ムラが生じることなく、自動で研磨作業を行う簡素化された弁座の研磨装置並びに研磨方法の開発が望まれていた。
【０００５】
例えば、自動で研磨作業を行う装置として、ホルダ本体に回転自在に支持された回転軸の先端部に、当該回転軸の軸心に対して微小量偏心した偏心軸部を設け、この偏心軸部に回転自在に支持された揺動カラーに加工工具を着脱交換自在のチャック装置を設け、上記回転軸の回転方向と前記揺動カラーの回転方向とを同方向又は逆回転方向とすると共に、揺動カラーの回転速度よりも回転軸の回転速度を高速としてなる装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１８８５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特開平１１−１８８５６１号公報（特許文献１）は、開閉弁における弁座の研磨を目的としたものではないので、弁座面特有である周方向に多数形成された微少な切削凹凸（引き目）を効率的に研磨することは難しく、従って、開閉弁における弁座の研磨装置として適用することは好適とはいえない。しかも、この装置は大がかりで構造も複雑なものであり、製造コストがかかるといった問題も有している。
本発明は、上記問題点を解決するため、鋭意研究の結果開発されたものであり、その目的とするところは、開閉弁における弁座の周方向並びに径方向の研磨を極めて有効に行うことができ、弁座面の全域をムラなく均一に研磨することができると共に、切削加工時に形成された弁座特有の切削凹凸を効率的に研磨して、弁座面を平坦且つ面粗度の細かい面に仕上げることができる経済性にも優れた開閉弁の弁座研磨方法並びにその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、被研磨物である環状弁座の弁座面に研磨物である研磨板を当接させ、この研磨板を前記環状弁座の中心に対して偏心回転させながら自転させることにより、弁座面の周方向並びに径方向への相対的な移動量を増加させて、環状弁座の弁座面を研磨するようにした開閉弁の弁座研磨方法である。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記研磨板の自転速度を偏心回転速度より高速に設定した開閉弁の弁座研磨方法である。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記研磨板の自転速度を偏心回転速度の整数以外の倍数とした開閉弁の弁座研磨方法である。
【００１０】
請求項４に係る発明は、前記研磨板の自転は、偏心回転とは逆回転とした開閉弁の弁座研磨方法である。
【００１１】
請求項５に係る発明は、被研磨物である環状弁座の弁座面に研磨物である研磨板を当接させ、この研磨板を回転させることで環状弁座の弁座面を研磨する研磨装置であって、この研磨装置は、モータ等の動力源と、装置本体に回転自在に支持され、前記動力源からの動力伝達により回転する回転体と、この回転体の偏心位置に回転自在に支持され、前記動力源からの動力伝達により回転する回転軸と、この回転軸の先端に着脱自在に設けた研磨板とからなり、前記回転軸に設けた研磨板を前記環状弁座の中心に対して偏心回転させながら自転させることで、弁座面の周方向並びに径方向への相対的な移動量を増加させて、環状弁座の弁座面を研磨するように構成した開閉弁の弁座研磨装置である。
【００１２】
請求項６に係る発明は、前記研磨板の自転速度を偏心回転速度より高速に設定した開閉弁の弁座研磨装置である。
【００１３】
請求項７に係る発明は、前記研磨板の自転速度を偏心回転速度の整数以外の倍数とした開閉弁の弁座研磨装置である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によると、開閉弁における弁座の周方向並びに径方向の研磨を極めて有効に行うことができ、弁座面の全域をムラなく均一に研磨することができると共に、切削加工時に形成された弁座面特有の切削凹凸を効率的に研磨して、弁座面を平坦且つ面粗度の細かい面に仕上げる研磨方法を提供することが可能となる。
【００１５】
請求項２に係る発明によると、被研磨物である弁座面に対する研磨板の入射角度を複数とすることができ、弁座面を多方向から研磨することができるので、研磨効率を上げることが可能となる。
【００１６】
請求項３に係る発明によると、研磨板の自転速度を抑えつつ、被研磨物である弁座面に対する研磨板の入射角度を複数設けることができ、研磨効率をさらに上げることが可能となる。
【００１７】
請求項４に係る発明によると、被研磨物である弁座面に対する研磨板の相対的な移動量が増し、効率的に面粗度を上げることが可能となる。
【００１８】
請求項５に係る発明によると、研磨板の被研磨物である弁座面への押圧力や摺動速度を一定に維持することはもとより、弁座面の周方向並びに径方向への相対的な移動量を増加させることができ、弁座面を効果的に研磨することが可能であり、簡単な構造からなる弁座研磨装置によって研磨作業の自動化を図ることが可能となる。さらに、弁座面を平坦且つ面粗度の細かい面に仕上げることができ、弁座シール性の高い開閉弁を得ることが可能となる。
【００１９】
請求項６に係る発明によると、被研磨物である弁座面に対する研磨板の入射角度を複数とすることができ、弁座面を多方向から研磨することで、研磨効率を向上させた弁座研磨装置を提供することが可能となる。
【００２０】
請求項７に係る発明によると、研磨板の自転速度を抑えつつ、被研磨物である弁座面に対する研磨板の入射角度を複数設けることができ、研磨効率を更に向上させた弁座研磨装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明における弁座研磨方法並びにその装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。  図１は、本発明である弁座研磨装置の一例を示した概略説明図であり、図２は、本発明である弁座研磨装置の一例を示した要部立体斜視図である。
図中１は、弁座研磨装置（以下、本装置という）であり、本装置１は、モータ等の動力源２と、本装置１に回転自在に支持され、前記動力源２からの回転力を動力伝達機構３を介して伝達され回転する回転体４と、この回転体４の偏心位置に回転自在に支持され、前記動力源２からの回転力を動力伝達機構３を介して伝達され回転する回転軸５と、この回転軸５の先端に着脱自在に設けた研磨物である円盤状の研磨板６と、被研磨物７を載置する載置台８と、被研磨物７を固定する固定部９等から構成され、研磨時には、前記研磨板６を被研磨物７に接触させ、この被研磨物７の中心に対して偏心回転させながら自転させる構造となっている。なお、前記被研磨物７とは、開閉弁における弁体の弁座面や、バルブボデーの弁座面等であり、本実施形態では、弁体の弁座面に適用して説明する。また、本例のように、被研磨物７が弁体の弁座面である場合には、前記固定部９は、弁体側方に形成されたガイド部を保持して固定するものであればよい。なお、図２において、図中ｅは、環状弁座径の中心点Ｐに対する偏心回転の偏心量を示しており、図中Ｑは、回転軸５の軸心の延長線と環状弁座（被研磨物）７との交点である。
【００２２】
前記動力伝達機構３の構造は、本実施形態において、自転用モータ２ａの回転力により、ベルトａ及び回転体４ａを介して回転軸５を自転させると共に、公転用モータ２ｂとベルトｂを介して接続された回転体４に、この回転軸５を偏心量ｅにて偏心した状態で挿通し、公転用モータ２ｂの回転力により、回転軸５を公転させるように構成しているが、モータ等の動力源２（２ａ、２ｂ）からの回転力を歯車列やベルトを介して、前記回転体４、４ａ及び回転軸５に伝達し、後述する研磨板６の自転速度α及び偏心回転速度βを調節可能なものであればよい。
【００２３】
図３は、図１における部分拡大断面図であり、同図に示すように、前記研磨板６は、下面に研磨紙（サンドペーパ）１０を設けており、前記回転軸５の先端に自在継手１１を介して着脱自在に取付されている。この自在継手１１は、両部品を所定の角度をもって接続する継手であって、この角度は可変である。本例において、前記自在継手１１は、前記研磨板６の中央位置に取り付けた六角孔付ボルト１２の頂部角孔１２ａに、ボールポイント形状（角錐状）に形成した回転軸５の先端５ａを嵌合して構成されており、このボールポイント形状は、六角棒レンチの先端に形成されているものと同一であり、例えば、回転軸５を六角孔付ボルト１２の軸心に対して３０度傾けても、回転軸５の回転（自転）を研磨板６に確実に伝達することができる。従って、環状弁座７の弁座面７ａが水平面に対して傾斜していても、環状弁座７の弁座面７ａと研磨板６の研磨面６ａとを平行に保ちながら効果的な研磨を可能にしている。
【００２４】
六角孔付ボルト１２を螺着した研磨板６の下面には、研磨紙１０を密着させ、六角孔付ボルト１２に螺合するナット１３を介して固定した着脱自在な構造となっている。また、図３に示すように、研磨時には、前記ナット１３は環状弁座７の凹部７ｂ内に位置するので、弁座面７ａに干渉することはない。また、研磨状況に応じて、ナット１３を着脱して研磨紙９を好ましい粒度のものに交換することができるので、効率を上げることができる。なお、研磨板６への研磨紙１０の取付方法は、上記したものに限定されるものではなく、使用状態にあった好適な取付手段を用いることができる。
【００２５】
本例において、動力伝達機構３を介して伝達された動力源２からの回転力により、図２において、研磨板６をＡ方向（図２において時計回り）に自転させながら、Ｂ方向（図２において反時計回り）に偏心回転させている。このように、自転に対して偏心回転を逆回転としたのは、弁座面７ａに対する研磨板６の相対的な移動量を増加させるためである。また、本例においては、自転速度αを２００ｒｐｍ、偏心回転速度βを６０ｒｐｍとしている。
【００２６】
次に、本発明の弁座研磨方法（弁座研磨装置）において、研磨板６の自転速度αと偏心回転速度βとの各組合せにより、特定の研磨部位がとる各軌跡を図４に示す。なお、対象バルブの呼び径は５０Ａである。
図４において、斜線で表された環状部分は、内径φ５０ｍｍ×外径φ６２ｍｍの環状弁座７であり、図４において、研磨板６をＡ方向（図４において時計回り）に自転させながら、Ｂ方向（図４において反時計回り）に偏心回転させ、偏心量ｅは７．５ｍｍとした。特定研磨部位は、偏心量ｅ＝０ｍｍの場合において、環状弁座７の中心径ｄ（φ５６ｍｍ）と図４におけるＸ軸との交点となる点Ｍに設定しており、図４（ａ）から図４（ｆ）の各図では、この点Ｍの軌跡が偏心量ｅ＝７．５ｍｍだけ、同図において右に変位した位置である点Ｎからスタートしている。この軌跡のスタート時における研磨板６の位置を、図４（ａ）に点線で示す。なお、研磨板６の外径はφ８０ｍｍに設定している。
また、上記特定研磨部位の軌跡は、ｔを変数とする次式で表すことができる。
ｘ＝（ｄ／２）×ｃｏｓ（−（α／β）×ｔ）＋ｅ×ｃｏｓ（ｔ）
ｙ＝（ｄ／２）×ｓｉｎ（−（α／β）×ｔ）＋ｅ×ｓｉｎ（ｔ）
【００２７】
図４（ａ）では、自転速度αと偏心回転速度βが等速度であり、研磨板６が自転することに加えて、環状弁座７に対して楕円を描くように移動する。従って、研磨板６は径方向に動くので、弁座面７ａを効率的に研磨することができる。同図に示すように、研磨板６は１つの楕円上を周回する。
【００２８】
図４（ｂ）から図４（ｅ）では、自転速度αを偏心回転速度βに対して０．５倍毎に速くした場合における特定研磨部位の軌跡を表している。研磨板６はそれぞれ偏楕円を描くように移動するが、図４（ｃ）や図４（ｅ）のように、自転速度αが偏心回転速度βの整数倍に設定される場合には、その倍数だけ偏楕円の個数が弁座面７ａに対する入射角度を変えつつ増える。従って、研磨板６は自転することに加えて、複数角度の径方向に動くので、図４（ａ）の自転速度αと偏心回転速度βが等速度である場合に比べて、弁座面７ａをより効率的に研磨することができる。
【００２９】
さらに、図４（ｂ）、図４（ｄ）、図４（ｆ）に示すように、自転速度αが偏心回転速度βに対する整数以外の倍数に設定される場合には、その倍数の２倍分、偏楕円の個数が増える。例えば、図４（ｂ）のように、自転速度αを偏心回転速度βに対して１．５倍とした場合には、偏楕円は弁座面７ａに対する入射角θを変えつつ３個増え、特定研磨部位の軌跡は、図４（ｅ）と略同じ軌跡を描いている。従って、自転速度αを半分に抑えつつ、偏楕円の個数、すなわち、研磨板６が環状弁座７の径方向に入射する角度が変わる頻度を増やすことができ、自転速度αと偏心回転速度βが等速度である場合や整数倍である場合に比べて、弁座面７ａをより効率的に研磨することができる。
【００３０】
従って、自転速度αを抑えつつ、弁座面７ａを効率的に研磨することができるので、回転軸５の自転速度を上げる必要がなく、研磨装置の設備を必要最小限の能力に抑えることができ、装置そのもののコストを抑えることができると共に、研磨の際に研磨装置が消費するエネルギーも抑えることができる。さらに、研磨の際に研磨板６と弁座７との摺動摩擦力を低く抑えることができるので、研磨板６と弁座７との摺動摩擦により生じる発熱も最小限に抑えることができる。具体的には、４００ｒｐｍ以下に抑えることができる。
【実施例１】
【００３１】
次に、本発明の研磨方法（研磨装置）により研磨した弁座の面粗度を測定すると共に、開閉弁の弁座封止性能を測定し、その結果を表１に表す。
なお、供試品は、クラス１５０  ステンレス製ゲートバルブ  呼び径３Ｂであり、弁座封止性能測定条件は、弁一次圧：２．０９ＭＰａ、弁座締付トルク：６００Ｎ、流体：水とし、二次側に流体漏れが確認されるまでの時間を測定した。
【００３２】
【表１】
2005177922.tif 000003
【００３３】
表１に表すように、本発明の研磨方法（研磨装置）によれば、各比較例に対して面粗度（最大高さ）Ｒｙが約３０％向上し、しかも、弁座封止性能においては、比較例２に対して約２倍強に向上したことが確認された。
【００３４】
なお、図示しないが、本発明の弁座研磨方法（弁座研磨装置）により、バルブボデーの弁座面を研磨する場合は、例えば、ゲートバルブのように、環状の弁座面がボデーの中央付近で略垂直に傾斜して形成されているバルブにおいては、ボデー端部の流路孔から研磨板を挿入するようにして、また、グローブバルブのように、環状の弁座面がボデーの中央付近で水平に形成されているバルブにおいては、ボデー上部開口部から研磨板を挿入して研磨を行うとよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明における弁座研磨方法並びにその装置は、ゲートバルブの弁体の弁座面や、グローブバルブのボデーのフラット弁座など、平面の弁座を用いたあらゆる開閉弁に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明における弁座研磨装置の一例を示した概略説明図である。
【図２】本発明における弁座研磨装置の一例を示した要部立体斜視図である。
【図３】図１における部分拡大断面図である。
【図４】研磨板の自転速度αと偏心回転速度βの各組合せによる特定研磨部位の軌跡を示したグラフである。
【図５】切削加工時に形成された弁座面の切削凹凸（引き目）を示した概略平面図である。
【図６】切削加工時に形成された弁座面の切削凹凸（引き目）を示した一部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  本装置（弁座研磨装置）
２  動力源（モータ）
４  回転体
５  回転軸
６  研磨板
７  環状弁座
７ａ  弁座面
【図１】
2005177922.tif 000004
【図２】
2005177922.tif 000005
【図３】
2005177922.tif 000006
【図４】
2005177922.tif 000007
【図５】
2005177922.tif 000008
【図６】
2005177922.tif 000009